No.05-热力学统计物理20070917资料.pptVIP

热力学·统计物理 热力学·统计物理 No.05 Homework Thermodynamics Statistical Physics * Thermodynamics Statistical Physics 河北师范大学物理学院 XJLiu Lab. Of Organic Solid state theory, College of Physics, Hebei Normal University 课程回顾 第一章 热力学的基本规律 §1.1 热力学系统的平衡状态及其描述 §1.2 热平衡定律和温度 §1.3 物态方程 §1.4 功 §1.5 热力学第一定律 §1.6 热容量和焓 §1.7 理想气体的内能 §1.8 理想气体的绝热过程 §1.9 理想气体的卡诺循环 §1.10热力学第二定律 §1.11卡诺定律 新课内容 §1.12热力学温标 §1.13克劳修斯等式和不等式 §1.14熵和热力学基本方程 §1.15理想气体的熵 §1.16热力学第二定律的数学表述 §1.17熵增加原理的简单应用 §1.18自由能和吉布斯函数 §1.10 热力学第二定律 克劳修斯表述 开尔文表述 定律的两种表述: 实质: 指出一切与热现象有关的实际过程都有其自发的进行方向，是不可逆的。 一个过程是否可逆实际上是由初态和终态的相互关系决定。 §1.11 卡诺定理 所有工作于两个一定温度之间的热机，以可逆机的效率为最高。 所有工作于两个一定温度之间的可逆热机效率相等. 课程回顾 §1.12 热力学温标 不依赖任何测温物质 水的三相点的温度为 273.16 K 可逆卡诺热机的效率 §1.13 克劳修斯等式和不等式 = : 可逆 : 不可逆 从热源吸收的热量 课程回顾 §1.10 热力学第二定律（开尔文表述） §1.13 克劳修斯等式和不等式 §1.11 卡诺定律 §1.12 热力学温标 §1.14 熵和热力学基本方程 §1.16热力学第二定律的数学表述 课程回顾 可逆过程 不可逆过程 §1.14 熵和热力学基本方程 可逆 R’ A B R R, R’ 可逆 初态 A 和终态 B 给定后 与可逆过程的路径无关 RR’为两任意可逆过程 初态 A 和终态 B 给定 与可逆过程的路径无关 克劳修斯根据这个性质引进了一个态函数:entropy 一、 2. 熵是系统态函数。态确定，熵定。 宏观角度理解熵： 1. 上式给出的是熵差;积分路径为任意可逆的过程 3. 熵是广延量，具有可加性。 4. 熵变的微分形式 积分因子 ←核心地位 5. 吸热与熵变关系： 可逆过程吸热直接与系统熵变联系，显示熵在能量转化中作用。 entropy 熵 二、 热力学基本方程 推导来自可逆过程，但与过程无关 (1.14.5) (1.14.6) 外界对系统做的功 一般形式： 说明： 综合热一、二定律，给出了相邻两平衡态状态变量 USV增量关系 §1. 15 　理想气体的熵 1 mol 理气 消去P 若温度范围变化不大 n mol 理气 (1.15.1) 根据熵的广延性 若温度范围变化不大 n mol 理气 (1.15.1) 消去V 理想气体的熵的两种表达式 求得一个系统熵函数表达式后，只要将初终态的状态变量代入相减，便可求得过程前后熵变。（不论是否可逆） [例] 一理想气体，经准静态等温过程，体积由VA变为VB。求过程前后气体熵变。 解： 初态（T,VA）的熵 终态（T,VB）的熵 熵变 讨论： 气体从热源吸热 气体放热给热源 §1. 16 热力学第二定律的数学表述 熵 克劳修斯等式和不等式 { 克劳修斯表述: 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。 开尔文表述: 不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它的变化。 数学表述 1. 数学表述 A B 微过程 等号对应可逆过程，Ｔ为热源温度 热源温度 系统温度 2. 熵增加原理 绝热过程 系统经绝热过程由初态变到终态，它的熵永不减少。 1. 数学表述 熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程后增加。 给出热二律对过程限制 系统可能变化 3. 初终态为非平衡态，熵增原理仍然正确 系统熵为各部分熵之和。 把系统分为许多小部分，每部分可视为局域平衡态； （广延性） 绝热过程 1).　孤立系统的熵永不减少，孤立系统所发生的不可逆过程总是朝着熵增加的方向进行的。 4. 熵增加原理的应用 3). 克劳修斯的宇宙“热寂论” 玻耳兹曼的批判：“涨落”的观点； 恩格斯的批判：“各种运动形态相互转化的 可能性是永不消灭的” *引力主导的膨胀宇宙 绝热过